法拉第电磁感应定律及其应用正式版

1、法拉第电磁感应定律及其应用A层学案、基本概念i感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势，产生感应电动势的那部分导体相当于电源。只要穿过回路的磁通量发生改变，在回路中就会产生感应电动势。2、法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一回路的磁通量的变化率成 正比。公式为3、自感现象（1）自感现象：由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。（2）自感电动势的方向：根据楞次定律判定。自感电动势总要阻碍导体中电流的变 _ 当导体中的电流增大时， 自感电动势与原电流方向相反；当导体中的电流减小时，自感电动势与原电流方向相同 （1）、自感现象的四个要点和三个状态要点一：

2、电感线圈产生感应电动势的原因是通过线圈本身的电流变化引起穿过自身的磁 通量变化。要点二：自感电流总是阻碍导体中原电流的变化，当自感电流是由于原电流的增强引起 的（如通电），自感电流的方向与原电流方向相反；当自感电流是由于原电流的减少引起时（如断电），自感电流的方向与原电流方向相同；要点三：自感电动势的大小取决于自感系数和导体本身电流变化的快慢。其具体关系为:E。其中，自感系数 L的大小是由线圈本身的特性决定的。线圈越粗、越长、匝数越密，它的自感系数就越大；线圈中加入铁芯，自感系数增大。要点四：自感现象的解释。图1的电路断电时，线圈中产生的自右向左的自感电流，是从稳定时的电流IL开始减小 的。若

3、Ra Rl（ Rl为线圈的直流电阻），在电键 S闭合稳定后，流过电灯的自右向左的电流lA小于流过线圈的自右向左的电流 lL，在S断开的瞬间，才 可以看到电灯更亮一下后才熄灭。若 Ra乞Rl，在S断开的瞬间，电灯亮度是逐渐减弱的。三个状态：理想线圈（无直流电阻的线圈）的三个状态分别是指线圈通电瞬间、通电稳定状态和断电瞬间状态。 在通电开始瞬间应把线圈看成断开，通电稳定时可把理想线圈看成导线或被短路来分析问题。断电时线圈可视为一瞬间电流源（自感电动势源），它可以使闭 合电路产生电流。二、基础题型例1如果闭合电路中的感应电动势很大，那一定是因为（）A 穿过闭合电路的磁通量很大B 穿过闭合电路的磁通量

4、变化很大C.穿过闭合电路的磁通量的变化很快D .闭合电路的电阻很小解析：选C.根据法拉第电磁感应定律，感应电动势取决于穿过闭合电路的磁通量的变化率.即磁通量的变化快慢与磁通量大小、磁通量变化量大小、电路电阻无必然联系，所以C项正确，A、B、D错误.ab以水平初速度Vo抛出,即时练习1、穿过一个单匝线圈的磁通量始终保持每秒均匀地减少2 Wb,则()A.线圈中感应电动势每秒增加2 VB.线圈中感应电动势每秒减少2 VC.线圈中无感应电动势D.线圈中感应电动势大小不变答案：D2、如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒设在整个过程中棒的方向不变且不计空气阻力，则在金属棒运动过程中产生的

5、感应电动势大小变化情况是（）A .越来越大B .越来越小C.保持不变D.无法判断E= Blv知，电动势也解析：选C.金属棒水平抛出后，在垂直于磁场方向上的速度不变，由 不变，故C正确.3、一根直导线长0.1 m，在磁感应强度为 0.1 T的匀强磁场中以10 m/s的速度匀速运动，则 导线中产生的感应电动势的说法错误的是（）A .一定为0.1 VB .可能为零C.可能为0.01 VD .最大值为0.1 V答案 A解析 当公式E = BLv中B、L、v互相垂直而导体切割磁感线运动时感应电动势最大：Em=BLv = 0.1 X 0.1 X 10 V = 0.1 V，考虑到它们三者的空间位置关系，B、

6、C、D正确，A错.4、（ 2013.北京理综.17 ）如图，在磁感应强度为B方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度V向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为E;若磁感应强度增为2B,其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为 E2o则通过电阻 R的电流方向及日与E2之比E: E 2分别为（）A.Cf a, 2B.af c, 2C.af c, 1D.cf a, 1【答案】C1122【解析】据右手定则可直接判断出感应电流的方向为a f c,由导体棒切割磁感线产生的感2B,其他条件不变，MN中产生的感应电应电动势的表达式 E = BLv可知若磁感应强度增为动势变为原来的2倍，本题

7、选Co例2当线圈中电流改变时，线圈中会产生自感电动势，自感电动势方向与原电流方向（C ）A. 总是相反B. 总是相同C. 电流增大时，两者方向相反D .电流减小时，两者方向相同即时练习A. 通过线圈的电流越大，自感系数也越大B. 线圈中的电流变化越快，自感系数也越大C. 插有铁芯时线圈的自感系数会变大D.线圈的自感系数与电流的大小、电流变化的快慢、是否有铁芯等都无关2、 一个线圈中的电流均匀增大，这个线圈的（）A自感系数均匀增大B. 磁通量均匀增大C. 自感系数、自感电动势均匀增大D. 自感系数、自感电动势、磁通量都不变3、 如图2所示电路，多匝线圈的电阻和电池的内电阻可以忽略，两个电阻器的阻

8、值都是 R电键S原来打开着，电流10= & /2R,今合下电键将一个电阻器短路，于是线圈中有自感电动势产生，这自感电动势（D ）0A有阻碍电流的作用，最后电流由10减小为零B. 有阻碍电流的作用，最后总小于I0C. 有阻碍电流增大作用，因而电流保持为I0不变D. 有阻碍电流增大作用，但电流最后还是要增大到2Io判断灯亮度情况的变化问题例3如图2所示的电路中A和a2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略。下列说法中正确的是（）A. 合上电键S接通电路时，A先亮，A1后亮，最后一样亮B. 合上电键S接通电路时，A和A1始终一样亮C. 断开电键S切断电路时， A立即熄灭，A1过一会才熄灭D.

9、 断开电键S切断电路时，A和A1都过一会才熄灭解析 自感线圈具有阻碍电流变化的作用，当电流增加时，它阻碍电流增加；当电流减小时，它阻碍电流减小，但阻碍并不是阻止。闭合电键时，L中电流从无到有，L将阻碍这一变化，使L中电流不能迅速增大；而无电感的电路，电流能够瞬时达到稳定值。故A1灯后亮，A2灯先亮，最后两灯电流相等，一样亮。断开电键时，L中产生自感电动势与自身的电流方向相同，该自感电流通过 A1、A2，使A、A2过一会儿才熄灭，故选项 A、D正确。即时练习1、如图3电路(a)、(b)中，电阻R和自感线圈L的电阻值都是很小接通S,使电路达到稳定，灯泡A发光(AD )A. 在电路(a)中，断开S,

10、 A将渐渐变暗B. 在电路(a)中，断开S, A将先变得更亮，然后渐渐变暗C. 在电路(b)中，断开S, A将渐渐变暗D. 在电路(b)中，断开S, A将先变得更亮, 然后渐渐变暗2、如图4所示电路，电感线圈L的自感系数足够 大，其直流电阻忽略不计， LA、LB是两个相同的 灯泡，则(D )A. S闭合瞬间,LA不亮，LB很亮；S断开瞬间,LA、LB立即熄灭B. S闭合瞬间，LA很亮，LB逐渐亮；S断开瞬间，LA逐渐熄灭，LLB立即熄灭厂C. S闭合瞬间，LA、LB同时亮，然后LA熄灭，LB亮度不变；S断 广®十“毛 开瞬间，LA亮一下才熄灭，LB立即熄灭；D. S闭合瞬间.A、B0

11、同时亮，然后A逐渐变暗到熄灭，B变得更亮；S断开瞬间，A亮一L 下才熄灭，B立即熄灭3、如图5所示，LA和LB是两个相同的小灯泡，L是一个自感系 数相当大的线圈，其电阻值与R相同。由于存在自感现象，在电键S闭合和断开时，灯 LA和LB先后亮暗的顺序是（A ）A.接通时，LA先达最亮，断开时，LA后暗B.接通时，LB先达最亮，断开时，LB后暗C.接通时，LA先达最亮，断开时，LA先暗D.接通时，LB先达最亮，断开时，LB先暗4、如图所示，电灯 A和B与固定电阻的阻值均为 R, L是自感系数较大的线圈， 当S1闭合、S2断开且电路稳定时 A B亮度相同；再闭合S2,待电路稳定后将 S1断开；下列说

12、法中正确的是 （A ）立B.A灯将比原来更亮些后再熄灭C.有电流通过B灯，方向为ddD.有电流通过A灯，方向为bf a5、如图所示,L是自感系数很大的线圈,其自身的直流电阻几乎为零。A和B是两个相同的小灯泡，下列说法正确的是A.当闭合开关S后，灯泡A亮度一直保持不变B.当闭合开关S后,灯泡B逐渐变亮，最后亮度不变C.再断开开关S后,灯泡A逐渐变暗，直到不亮D.再断开开关S后,灯泡B由暗变亮再逐渐熄灭电磁感应中的图像问题例4 如图1, 一个边长为I的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长 也为I的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直，ba的延长线平

13、分导线框在 t=0时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动，直到整个导线框离开磁场区域.以i表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正. 图2中表示i-t关系的图示中，可能正确的是解析：从正方形线框下边开始进入到下边完全进入过程中，线框切割磁感线的有效长度逐渐增大，所以感应电流也逐渐拉增大，A项错误；从正方形线框下边完全进入至下边刚穿出磁场边界时，切割磁感线有效长度不变，故感应电流不变，B项错；当正方形线框下边离开磁场，上边未进入磁场的过程比正方形线框上边进入磁场过程中，磁通量减少的稍慢， 故这两个过程中感应电动势不相等，感应电流也不相等，D项错，故正确选项为 Co即使练习1矩形导

14、线框abed固定在匀强磁场中，磁感线的方向与导线框所在平面垂直，规定磁场的正方向垂直地面向里,磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流I的正方向，图7中正确的是（)图7解析：0-1S内B垂直纸面向里均匀增大，则由楞次定律及法拉第电磁感应定律可得线圈中产生恒定的感应电流，方向为逆时针方向，排除A C选项；2s-3s内，B垂直纸面向外均匀增大，同理可得线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向，排除B选项，D正确。处理有关图像变换的问题，首先要识图，即读懂已知图像表示的物理规律或物理过程，然后再根据所求图像与已知图像的联系，进行图像间的变换。2 如图8所示，一对平行光滑轨道放置在

15、水平面上，两轨道间距1=0 . 20 m电阻R=1. 0Q ;有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻皆可忽略不计，整个装置处于磁感应强度 B=0. 5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道面向下。现在一外力F沿轨道方向拉杆，使之做匀加速运动， 测得力F与时间t的关系如图9所示。求杆的质量m和加 速度ao解析：导体杆在轨道上做初速度为零的加速直线运动，用v表示瞬时速度，t表示时间,则杆切割磁感线产生的感应电动势为：丄丄if 丄1二，闭合回路中的感应电流为:由安培力公式和牛顿第二定律得：F-HBrna，得:肿- ma+at在图像上取两点:0,1）（ 28，4）代入解方程组得:2a =

16、 Qm!s rm= OAkg在定性分析物理图像时，要明确图像中的横轴与纵轴所代表的物理量，要弄清图像的物理意义，借助有关的物理概念、公式、定理和定律作出分析判断；而对物理图像定量计算时， 要搞清图像所揭示的物理规律或物理量间的函数关系，并要注意物理量的单位换算问题，要善于挖掘图像中的隐含条件，明确有关图线所包围的面积、图像在某位置的斜率 （或其绝对值）、图线在纵轴和横轴上的截距所表示的物理意义。3 如图10所示，顶角0 =45 °,的金属导轨 MOh固定在水平面内，导轨处在方向竖直、 磁感应强度为B的匀强磁场中。一根与ON垂直的导体棒在水平外力作用下以恒定速度vO沿导轨MON向右滑动

17、，导体棒的质量为 m导轨与导体棒单位长度的电阻均为r，导体棒与导轨接触点的a和b,导体棒在滑动过程中始终保持与导轨良好接触.O处，求：t时刻流过导体棒的电流强度I和电流方向。导体棒作匀速直线运动时水平外力F的表达式。导体棒在0t时间内产生的焦耳热 Q。若在tO时刻将外力F撤去，导体棒最终在导轨上静止时的坐标解析：0到t时间内，导体棒的位移 x=vOtt时刻，导体棒的长度l=x导体棒的电动势 E=BlvOt=0时，导体棒位于顶角图10X。图10回路总电阻R= (2x+x) r电流强度E_ Bv0 R _ (2 + 72)rt时刻导体棒的电功率/ P Xt Q=Pt/2= -1 "撤去外力后，任意时刻t导体棒的坐标为x，速度为v,取